a′:氧化系数,表示基质被利用于氧化反应的那一部分在基质总量 中所占比例,即被去除的BOD3用于氧化反应部分的重量被去除的BOD 的总重量 b:微生物群体(即活性污泥)的自身氧化率,即内源呼吸过程中单 位时间被氧化的微生物量。如b=0.1/d,表示每天在反应器内有微生物总 量的1/10自身氧化。 b′:内源呼吸自身氧化耗氧率,即内源呼吸过程中单位重量的微生 物群体每天所耗用的氧的重量。 2.基本流程:活性污泥的净化功能也就是污水中的有机物质通过微 生物群体的代谢作用,被分解氧化和合成新细胞的过程。这一过程是在 组工程构筑物系统中实现的。该系统的主要构筑物是曝气池和二次沉淀池 (如图7-5所示)。 气池气一→园淀池泥水分寓 剩余污泥 回流污泥 图7-5活性污泥法的基本流程 在曝气池中,首先培养和驯化出具有适当浓度的活性污泥,然后引入 待处理的废水与池中活性污泥混合为混合液,同时不断地供给空气,使氧 转移到污水中促进好气细茵的活动,并使污水中的有机物与活性污泥充分 接触进行吸附氧化。经氧化分解后,混合液流出进入二次沉淀池,使泥水 分离,澄清水排出。沉淀的污泥一部分回流到曝气池前与污水混合,维持 净化污水中的有机物所必需的活性污泥浓度,以实现连续的净化过程;超 过需要的增长污泥部分则从系统中排出。 3.活性污泥降解废水中有机物的过程:活性污泥在曝气过程中对有 机物的降解(去除)过程可分为两个阶段一—吸附阶段和稳定阶段。在吸 附阶段,主要是废水中的有机物转移到活性污泥上去,这是由于活性污泥 具有巨大的表面积,而表面上含有多糖类的粘性物质所致。废水主要靠活
a′：氧化系数，表示基质被利用于氧化反应的那一部分在基质总量 中所占比例，即被去除的 BOD5用于氧化反应部分的重量/被去除的 BOD5 的总重量。 b：微生物群体（即活性污泥）的自身氧化率，即内源呼吸过程中单 位时间被氧化的微生物量。如 b=0.1/d，表示每天在反应器内有微生物总 量的 1/10 自身氧化。 b′：内源呼吸自身氧化耗氧率，即内源呼吸过程中单位重量的微生 物群体每天所耗用的氧的重量。 2．基本流程：活性污泥的净化功能也就是污水中的有机物质通过微 生物群体的代谢作用，被分解氧化和合成新细胞的过程。这一过程是在一 组工程构筑物系统中实现的。该系统的主要构筑物是曝气池和二次沉淀池 （如图 7-5 所示）。 在曝气池中，首先培养和驯化出具有适当浓度的活性污泥，然后引入 待处理的废水与池中活性污泥混合为混合液，同时不断地供给空气，使氧 转移到污水中促进好气细茵的活动，并使污水中的有机物与活性污泥充分 接触进行吸附氧化。经氧化分解后，混合液流出进入二次沉淀池，使泥水 分离，澄清水排出。沉淀的污泥一部分回流到曝气池前与污水混合，维持 净化污水中的有机物所必需的活性污泥浓度，以实现连续的净化过程；超 过需要的增长污泥部分则从系统中排出。 3．活性污泥降解废水中有机物的过程：活性污泥在曝气过程中对有 机物的降解（去除）过程可分为两个阶段——吸附阶段和稳定阶段。在吸 附阶段，主要是废水中的有机物转移到活性污泥上去，这是由于活性污泥 具有巨大的表面积，而表面上含有多糖类的粘性物质所致。废水主要靠活
性污泥的吸附作用而得到净化。在稳定阶段,主要是转移到活性污泥上的 有机物质为微生物所利用的过程。当废水中的有机物处于悬浮状态和胶态 时,吸附阶段很短(一般在10-45分钟左右),而稳定阶段较长。 为了理解活性污泥降解废水中有机物的过程,有人曾做过一个简单的 实验:把某厂的废水同活性污泥混合、曝气。每隔一定的时间取样,测定 废水的耗氧量(替代BOD测定),并观察废水耗氧量的下降过程(图7-6 是实验的结果) 110 50 0102如45的07如如iio120 曝气时间min) 图7-6某印染厂废水耗氧量下降过程G自高廷耀,1998) 对图7-6应当说明的是,混合液内活性污泥浓度(即混合液的悬浮固 体)为2500mg/。废水的初始耗氧量为120mg几。图中曲线1是废水耗 氧量的残留量曲线,曲线2是耗氧量的去除率曲线,去除率是下降量与初 始量的百分比。从图中可以看出,随着曝气过程的推进,曲线1的斜率迅 速降低,这表明废水耗氧量的下降速率很快;同时从曲线2上可以看出, 在40分钟内去除了69%的耗氧量,到2小时后也只去除了76%,即后 面的80分钟仅去除7% BoD同耗氧量一样,也是反映废水中有机物浓度的,耗氧量的下降 就是表明有机物量的下降。微生物在氧化分解水中有机物的过程中要消耗 水中的溶解氧,溶解氧的消耗就是通常所说的生化需氧量。这样生化需氧 量这个水质指标就间接地度量了废水中被微生物利用了的有机物量。一般
性污泥的吸附作用而得到净化。在稳定阶段，主要是转移到活性污泥上的 有机物质为微生物所利用的过程。当废水中的有机物处于悬浮状态和胶态 时，吸附阶段很短（一般在 10—45 分钟左右），而稳定阶段较长。 为了理解活性污泥降解废水中有机物的过程，有人曾做过一个简单的 实验：把某厂的废水同活性污泥混合、曝气。每隔一定的时间取样，测定 废水的耗氧量（替代 BOD 测定），并观察废水耗氧量的下降过程（图 7-6 是实验的结果）。 对图 7-6 应当说明的是，混合液内活性污泥浓度（即混合液的悬浮固 体）为 2500mg/L。废水的初始耗氧量为 120mg/L。图中曲线 1 是废水耗 氧量的残留量曲线，曲线 2 是耗氧量的去除率曲线，去除率是下降量与初 始量的百分比。从图中可以看出，随着曝气过程的推进，曲线 1 的斜率迅 速降低，这表明废水耗氧量的下降速率很快；同时从曲线 2 上可以看出， 在 40 分钟内去除了 69％的耗氧量，到 2 小时后也只去除了 76％，即后 面的 80 分钟仅去除 7％。 BOD 同耗氧量一样，也是反映废水中有机物浓度的，耗氧量的下降 就是表明有机物量的下降。微生物在氧化分解水中有机物的过程中要消耗 水中的溶解氧，溶解氧的消耗就是通常所说的生化需氧量。这样生化需氧 量这个水质指标就间接地度量了废水中被微生物利用了的有机物量。一般
说来,在活性污泥法曝气过程中,如果在测定一系列废水BOD残留量的 同时相应地测定一系列的溶解氧消耗量,就可概略地知道所有从废水中去 除的有机物是否都已被微生物利用。如果不考虑内源呼吸,BOD下降量 就等于氧的消耗量,那么从废水中去除的有机物已全部被微生物利用( 部分转化为细胞物质,另一部分转化为无机物)。如果两值不等,那么从 废水中去除的有机物并未全部被微生物利用,而两值的差则相当于尚未被 微生物利用的那部分有机物 (二)生物膜法 生物膜法和活性污泥法一样都是利用微生物来去除废水中有机物的 方法。但在活性污泥法中,微生物处于悬浮生长状态,所以活性污泥系统 又称为悬浮生长系统。而生物膜中的微生物则附着生长在某些固体物的表 面,所以生物膜处理系统又称为附着生长系统 1.生物膜的构造与性能:微生物附着在介质表面上,为微生物提供 附着介质的材料称为滤料(或载体)。废水在与滤料或载体流动接触的过 程中,其中的有机物被微生物同化并在滤料或载体的表面上逐渐形成生物 膜。生物膜是微生物髙度密集的物质,是由好氧茵、厌氧菌、兼性茵、真 菌、原生动物等组成的生态系统。另外,在一些生物膜处理的构筑物中还 会有藻类出现。对于不同的废水、不同的工作条件和环境,不同的处理设 施及部位,构成生物膜的微生物种类和数量是不相同的。图7-7为生物膜 的构造示意图
说来，在活性污泥法曝气过程中，如果在测定一系列废水 BOD 残留量的 同时相应地测定一系列的溶解氧消耗量，就可概略地知道所有从废水中去 除的有机物是否都已被微生物利用。如果不考虑内源呼吸，BOD 下降量 就等于氧的消耗量，那么从废水中去除的有机物已全部被微生物利用（一 部分转化为细胞物质，另一部分转化为无机物）。如果两值不等，那么从 废水中去除的有机物并未全部被微生物利用，而两值的差则相当于尚未被 微生物利用的那部分有机物。 （二）生物膜法 生物膜法和活性污泥法一样都是利用微生物来去除废水中有机物的 方法。但在活性污泥法中，微生物处于悬浮生长状态，所以活性污泥系统 又称为悬浮生长系统。而生物膜中的微生物则附着生长在某些固体物的表 面，所以生物膜处理系统又称为附着生长系统。 1．生物膜的构造与性能：微生物附着在介质表面上，为微生物提供 附着介质的材料称为滤料（或载体）。废水在与滤料或载体流动接触的过 程中，其中的有机物被微生物同化并在滤料或载体的表面上逐渐形成生物 膜。生物膜是微生物高度密集的物质，是由好氧茵、厌氧菌、兼性茵、真 菌、原生动物等组成的生态系统。另外，在一些生物膜处理的构筑物中还 会有藻类出现。对于不同的废水、不同的工作条件和环境，不同的处理设 施及部位，构成生物膜的微生物种类和数量是不相同的。图 7-7 为生物膜 的构造示意图
「有机物 机酸等 运动水废 生物膜 图7-7生物膜的构造示意图 生物膜首先吸附附着水层中的有机物,然后由生物膜外侧的好氧菌将 其分解;随着微生物的生长,生物膜的厚度不断增加,当达到一定厚度时, 氧气不能透入深部,使得在靠近滤料或载体表面的薄层中造成厌氧环境而 形成厌氧膜层。 生物膜的内外进行着多种物质的传递,其过程为:空气中的氧溶于流 动水层中,并通过附着水层传给生物膜,供微生物呼吸用:污水中的有机 物则由流动水层传递给附着水层,再进入生物膜被降解,微生物的代谢产 物则沿着相反的方向排除。 随着厌氧层厚度的增加,其代谢产物也逐渐增多。当这些代谢产物透 过好氧层逸出时,破坏了好氧层生态系统的稳定状态,也减弱了生物膜在 滤料或载体上的固着力,此时的生物膜呈老化状态。在流动水的冲刷下 老化的生物膜脱落,新的生物膜又开始生长,它具有较强的净化功能。 2.生物膜的特征:生物膜由于固着在滤料或载体上,因此能在膜上 生长增殖速度慢、世代时间长的细菌和较髙级的微形生物,如丝状菌,轮 虫、线虫、寡毛虫等。在生物膜上生长着参与净化反应的微生物种属多、 类型全,构成的食物链长而复杂。又因为生物膜法多为分段处理,在每段 都能自然形成各自独特的优势微生物种群。再者,由于生物膜生物相的多
生物膜首先吸附附着水层中的有机物，然后由生物膜外侧的好氧菌将 其分解；随着微生物的生长，生物膜的厚度不断增加，当达到一定厚度时， 氧气不能透入深部，使得在靠近滤料或载体表面的薄层中造成厌氧环境而 形成厌氧膜层。 生物膜的内外进行着多种物质的传递，其过程为：空气中的氧溶于流 动水层中，并通过附着水层传给生物膜，供微生物呼吸用；污水中的有机 物则由流动水层传递给附着水层，再进入生物膜被降解，微生物的代谢产 物则沿着相反的方向排除。 随着厌氧层厚度的增加，其代谢产物也逐渐增多。当这些代谢产物透 过好氧层逸出时，破坏了好氧层生态系统的稳定状态，也减弱了生物膜在 滤料或载体上的固着力，此时的生物膜呈老化状态。在流动水的冲刷下， 老化的生物膜脱落，新的生物膜又开始生长，它具有较强的净化功能。 2．生物膜的特征：生物膜由于固着在滤料或载体上，因此能在膜上 生长增殖速度慢、世代时间长的细菌和较高级的微形生物，如丝状菌，轮 虫、线虫、寡毛虫等。在生物膜上生长着参与净化反应的微生物种属多、 类型全，构成的食物链长而复杂。又因为生物膜法多为分段处理，在每段 都能自然形成各自独特的优势微生物种群。再者，由于生物膜生物相的多
样化和生物膜法处理工艺的结构特点,使得生物膜法对水量、水质变动具 有较强的适应性,并能在低温条件下保持较好的净化功能。对浓度低的污 水,也能够取得较好的处理效果,它还具有良好的硝化功能。它与活性污 泥法相比,处理工艺产生的污泥量少,约为活性污泥法的3/4,动力费一 般较低,所产生的污泥宜于固液分离。 (三)厌氧生物处理法 厌氧生物处理法是利用兼性厌氧菌和专性厌氧菌来降解有机物的,大 分子的有机物首先被水解成低分子化合物,然后被转化成甲烷和二氧化碳 等 1.厌氧消化机理:在厌氧生物处理方面,其有机物的分解过程可分 为酸性(酸化)阶段和碱性(甲烷化)阶段,如图7-8所示。 产酸细菌新细胞 CH2、CO2+能 有机物 微生物L性 甲 合成 有机酸醇醛、CO HS、NH2+能飞酶 ≥甲烷细菌粥细胞 图7-8两阶段厌氧消化示意图 (1)酸性消化阶段在厌氧条件下,由于产酸菌(异养型兼性细菌群) 分泌的外酶的作用,含碳有机物被水解成单糖,蛋白质被水解成肽和氨基 酸,脂肪被水解成丙三醇、脂肪酸。这些水解产物再进入各类产酸菌的细 胞体内,被代谢成更简单的丁酸、丙酸、乙酸和甲酸等有机酸以及醇类 醛类氨、二氧化碳、硫化物、氢等,同时释放出能量 在酸性消化阶段,由于有机酸的形成与积累,pH值可下降至6以下。 此后,随着有机酸和溶解性含氮化合物的分解,酸性逐渐减弱,pH值回 升到65-68左右
样化和生物膜法处理工艺的结构特点，使得生物膜法对水量、水质变动具 有较强的适应性，并能在低温条件下保持较好的净化功能。对浓度低的污 水，也能够取得较好的处理效果，它还具有良好的硝化功能。它与活性污 泥法相比，处理工艺产生的污泥量少，约为活性污泥法的 3/4，动力费一 般较低，所产生的污泥宜于固液分离。 （三）厌氧生物处理法 厌氧生物处理法是利用兼性厌氧菌和专性厌氧菌来降解有机物的，大 分子的有机物首先被水解成低分子化合物，然后被转化成甲烷和二氧化碳 等。 1．厌氧消化机理：在厌氧生物处理方面，其有机物的分解过程可分 为酸性（酸化）阶段和碱性（甲烷化）阶段，如图 7-8 所示。 （1）酸性消化阶段 在厌氧条件下，由于产酸菌（异养型兼性细菌群） 分泌的外酶的作用，含碳有机物被水解成单糖，蛋白质被水解成肽和氨基 酸，脂肪被水解成丙三醇、脂肪酸。这些水解产物再进入各类产酸菌的细 胞体内，被代谢成更简单的丁酸、丙酸、乙酸和甲酸等有机酸以及醇类、 醛类氨、二氧化碳、硫化物、氢等，同时释放出能量。 在酸性消化阶段，由于有机酸的形成与积累，pH 值可下降至 6 以下。 此后，随着有机酸和溶解性含氮化合物的分解，酸性逐渐减弱，pH 值回 升到 6.5-6.8 左右